一 電源線布置:
1、根據(jù)電流大小,盡量調(diào)寬導(dǎo)線布線。
2、電源線、地線的走向應(yīng)與資料的傳遞方向一致。
3、在印制板的電源輸入端應(yīng)接上10~100μF的去耦電容。
二 地線布置:
1、數(shù)字地與模擬地分開。
2、接地線應(yīng)盡量加粗,致少能通過3倍于印制板上的允許電流,一般應(yīng)達2~3mm。
3、接地線應(yīng)盡量構(gòu)成死循環(huán)回路,這樣可以減少地線電位差。
三 去耦電容配置:
1、印制板電源輸入端跨接10~100μF的電解電容,若能大于100μF則更好。
2、每個集成芯片的Vcc和GND之間跨接一個0.01~0.1μF的陶瓷電容。如空間不允許,可為每4~10個芯片配置一個1~10μF的鉭電容。
3、對抗噪能力弱,關(guān)斷電流變化大的器件,以及ROM、RAM,應(yīng)在Vcc和GND間接去耦電容。
4、在單片機復(fù)位端“RESET”上配以0.01μF的去耦電容。
5、去耦電容的引線不能太長,尤其是高頻旁路電容不能帶引線。
四 器件配置:
1、時鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時鐘輸入端應(yīng)盡量靠近且遠離其它低頻器件。
2、小電流電路和大電流電路盡量遠離邏輯電路。
3、印制板在機箱中的位置和方向,應(yīng)保證發(fā)熱量大的器件處在上方。
五 功率線、交流線和信號線分開走線
功率線、交流線盡量布置在和信號線不同的板上,否則應(yīng)和信號線分開走線。
六 其它原則:
1、總線加10K左右的上拉電阻,有利于抗干擾。
2、布線時各條地址線盡量一樣長短,且盡量短。
3、PCB板兩面的線盡量垂直布置,防相互干擾。
4、去耦電容的大小一般取C=1/F,F(xiàn)為數(shù)據(jù)傳送頻率。
5、不用的管腳通過上拉電阻(10K左右)接Vcc,或與使用的管腳并接。
6、發(fā)熱的元器件(如大功率電阻等)應(yīng)避開易受溫度影響的器件(如電解電容等)。
7、采用全譯碼比線譯碼具有較強的抗干擾性。
為扼制大功率器件對微控制器部分數(shù)字元元電路的干擾及數(shù)字電路對模擬電路的干擾,數(shù)字地`模擬地在接向公共接地點時,要用高頻扼流環(huán)。這是一種圓柱形鐵氧體磁性材料,軸向上有幾個孔,用較粗的銅線從孔中穿過,繞上一兩圈,這種器件對低頻信號可以看成阻抗為零,對高頻信號干擾可以看成一個電感。。(由于電感的直流電阻較大,不能用電感作為高頻扼流圈)。
當印刷電路板以外的信號線相連時,通常采用屏蔽電纜。對于高頻信號和數(shù)字信號,屏蔽電纜的兩端都接地,低頻模擬信號用的屏蔽電纜,一端接地為好。
對噪聲和干擾非常敏感的電路或高頻噪聲特別嚴重的電路,應(yīng)該用金屬罩屏蔽起來。鐵磁屏蔽對500KHz的高頻噪聲效果并不明顯,薄銅皮屏蔽效果要好些。使用鏍絲釘固定屏蔽罩時,要注意不同材料接觸時引起的電位差造成的腐蝕
七用好去耦電容
集成電路電源和地之間的去耦電容有兩個作用:一方面是本集成電路的蓄能電容,另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容值是0.1μF。這個電容的分布電感的典型值是5μH。0.1μF的去耦電容有5μH的分布電感,它的并行共振頻率大約在7MHz左右,也就是說,對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果,對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。
1μF、10μF的電容,并行共振頻率在20MHz以上,去除高頻噪聲的效果要好一些。
每10片左右集成電路要加一片充放電電容,或1個蓄能電容,可選10μF左右。最好不用電解電容,電解電容是兩層薄膜卷起來的,這種卷起來的結(jié)構(gòu)在高頻時表現(xiàn)為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。
去耦電容的選用并不嚴格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。
在焊接時去耦電容的引腳要盡量短,長的引腳會使去耦電容本身發(fā)生自共振。例如1000pF的瓷片電容引腳長度為6.3mm時自共振的頻率約35MHz,引腳長12.6mm時為32MHz。
八降低噪聲和電磁干擾的經(jīng)驗
印刷電路板的抗干擾設(shè)計原則
1.可用串個電阻的辦法,降低控制電路上下沿跳變速率。
2.盡量讓時鐘信號電路周圍的電勢趨近于0,用地線將時鐘區(qū)圈起來,時鐘線要盡量短。
3.I/O驅(qū)動電路盡量靠近印制板邊。
4.閑置不用的門電路輸出端不要懸空,閑置不用的運放正輸入端要接地,負輸入端接輸出端。
5.盡量用45°折線而不用90°折線, 布線以減小高頻信號對外的發(fā)射與耦合。
6.時鐘線垂直于I/O線比平行于I/O線干擾小。
6.元件的引腳要盡量短。
8.石英晶振下面和對噪聲特別敏感的元件下面不要走線。
9.弱信號電路、低頻電路周圍地線不要形成電流環(huán)路。
10. 需要時,線路中加鐵氧體高頻扼流圈,分離信號、噪聲、電源、地。
印制板上的一個過孔大約引起0.6pF的電容;一個集成電路本身的封裝材料引起2pF~10pF的分布電容;一個線路板上的接插件,有520μH的分布電感;一個雙列直插的24引腳集成電路插座,引入4μH~18μH的分布電感。
印制電路板設(shè)計原則和抗干擾措施
印制電路板(PCB)是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支撐件.它提供電路元件和器件之間的電氣連接。隨著電于技術(shù)的飛速發(fā)展,PGB的密度越來越高。PCB設(shè)計的好壞對抗干擾能力影響很大.因此,在進行PCB設(shè)計時.必須遵守PCB設(shè)計的一般原則,并應(yīng)符合抗干擾設(shè)計的要求。
PCB設(shè)計的一般原則
要使電子電路獲得最佳性能,元器件的布且及導(dǎo)線的布設(shè)是很重要的。為了設(shè)計質(zhì)量好、造價低的PCB.應(yīng)遵循以下一般原則:
1. 布局
首先,要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時,印制線條長,阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過小,則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后.再確定特殊元件的位置。最后,根據(jù)電路的功能單元,對電路的全部元器件進行布局。
在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則:
(1)盡可能縮短高頻元器件之間的連線,設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近,輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠離。
(2)某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差,應(yīng)加大它們之間的距離,以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。
(3)重量超過15g的元器件、應(yīng)當用支架加以固定,然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件,不宜裝在印制板上,而應(yīng)裝在整機的機箱底板上,且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件。
(4)對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若是機內(nèi)調(diào)節(jié),應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方;若是機外調(diào)節(jié),其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應(yīng)。
(5)應(yīng)留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。
根據(jù)電路的功能單元.對電路的全部元器件進行布局時,要符合以下原則:
(1)按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置,使布局便于信號流通,并使信號盡可能保持一致的方向。
(2)以每個功能電路的核心元件為中心,圍繞它來進行布局。元器件應(yīng)均勻、 整齊、緊湊地排列在PCB上.盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。
(3)在高頻下工作的電路,要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣,不但美觀.而且裝焊容易.易于批量生產(chǎn)。
(4)位于電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為3:2成4:3。電路板面尺寸大于200x150mm時.應(yīng)考慮電路板所受的機械強度。
2.布線
布線的原則如下:
(1)輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線,以免發(fā)生反饋藕合。
(2)印制攝導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基扳間的粘附強度和流過它們的電流值決定。當銅箔厚度為 0.05mm、寬度為 1 ~ 15mm 時.通過 2A的電流,溫度不會高于3℃,因此.導(dǎo)線寬度為1.5mm可滿足要求。對于集成電路,尤其是數(shù)字電路,通常選0.02~0.3mm導(dǎo)線寬度。當然,只要允許,還是盡可能用寬線.尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路,尤其是數(shù)字電路,只要工藝允許,可使間距小至5~8mm。
(3)印制導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形,而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。此外,盡量避免使用大面積銅箔,否則.長時間受熱時,易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時,最好用柵格狀.這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。
3.焊盤
焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于(d+1.2)mm,其中d為引線孔徑。對高密度的數(shù)字電路,焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。
PCB及電路抗干擾措施
印制電路板的抗干擾設(shè)計與具體電路有著密切的關(guān)系,這里僅就PCB抗干擾設(shè)計的幾項常用措施做一些說明。
1.電源線設(shè)計
根據(jù)印制線路板電流的大小,盡量加租電源線寬度,減少環(huán)路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致,這樣有助于增強抗噪聲能力。
2.地線設(shè)計
地線設(shè)計的原則是:
(1)數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路,應(yīng)使它們盡量分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地,實際布線有困難時可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地,地線應(yīng)短而租,高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。
(2)接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很紉的線條,則接地電位隨電流的變化而變化,使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗,使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能,接地線應(yīng)在2~3mm以上。
(3)接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板,其接地電路布成團環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。
3.退藕電容配置
PCB設(shè)計的常規(guī)做法之一是在印制板的各個關(guān)鍵部位配置適當?shù)耐伺弘娙荨?/p>
退藕電容的一般配置原則是:
(1)電源輸入端跨接10 ~100uf的電解電容器。如有可能,接100uF以上的更好。
(2)原則上每個集成電路芯片都應(yīng)布置一個0.01pF的瓷片電容,如遇印制板空隙不夠,可每4~8個芯片布置一個1 ~ 10pF的但電容。
(3)對于抗噪能力弱、關(guān)斷時電源變化大的器件,如 RAM、ROM存儲器件,應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。
(4)電容引線不能太長,尤其是高頻旁路電容不能有引線。
此外,還應(yīng)注意以下兩點:
(1)在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時.操作它們時均會產(chǎn)生較大火花放電,必須采用附圖所示的 RC 電路來吸收放電電流。一般 R 取 1 ~ 2K,C取2.2 ~ 47UF。
(2)CMOS的輸入阻抗很高,且易受感應(yīng),因此在使用時對不用端要接地或接正電源。
責任編輯:ct
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